[편집자] 한국 경제의 버팀목인 반도체 산업에 최근 위기설이 커지고 있다. 중국이 '반도체 굴기'에 나서면서 수년내 공급과잉과 가격경쟁이라는 치킨게임이 닥칠 수 있다는 우려다. 이에 뉴스핌은 반도체 산업의 위기를 극복하기 위한 방안 모색을 위해 '제6회 중국포럼-반도체 포럼'을 18일 개최한다. 이에 앞서 '월간 안다' 9월호에서 [도전받는 반도체 제국]이라는 기획을 통해 반도체 산업의 현황을 진단했다.

[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 과학기술정보통신부는 지능형반도체 연구개발(R&D)에 1조5000억 원의 예산을 투입키로 결정하고 산업통상자원부와 공동 사업으로 올 8월 R&D 예비타당성 조사 신청을 냈다. 정부는 지능형반도체의 개발이 미래 반도체를 이끌 핵심 요소라고 분석한다. 이른바 ‘메모리반도체 → 시스템반도체 → 지능형반도체’로의 패러다임 변화가 진행 중이며, 인공지능(AI)을 기반으로 하는 새로운 서비스 산업과 연계해 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 정부는 예상한다.

이번 지능형반도체 R&D 사업은 인공지능 서비스 구현 및 확산을 위한 핵심 부품인 지능형반도체의 기초·원천기술 개발이 목표다. 따라서 현재 개발된 반도체의 인공지능(연산 및 처리) 능력 향상을 위한 설계기술과, 소비전력을 줄이기 위한 신소자 개발이 양대 축을 이룬다. 설계기술 개발은 대규모 병렬 컴퓨팅 설계기술 개발을 통해 이른바 ‘인공신경망 모사’ 소프트웨어를 효율적으로 처리하는 시스템을 구현한다는 것이다. 신소자 개발은 현 반도체소자(CMOS)의 기능을 향상시킴과 함께 이를 대체할 다양한 신소자를 개발해 전력 소모를 절감한다는 내용이다.

◆2015년부터 추진...딥러닝 기술 구현·자율주행차용 국산화 성과

지능형반도체 R&D 사업은 이미 2015년 시동을 걸었다. 과기정통부는 인공지능 프로세서, 사물인터넷(IoT)용 지능형반도체, 차량용 지능형반도체 등의 기술 개발을 지원했다. 연구개발 예산은 2015년 15억 원으로 시작해 2016년 145억 원, 2017년 206억 원, 2018년 186억 원이 투입됐다.

연구개발 방향은 5개 기술 분야로 나뉜다. 우선 지능형반도체 구현을 위한 인공지능 프로세서, 소프트웨어(SW) 등 개발을 위한 ‘지능형반도체 설계기반기술’이 있다. 또 ▲웨어러블 기기, 자동차 등에 사용되는 인지·제어 지능형반도체 개발을 위한 ‘스마트 인지·제어 SW-SoC 기술’ ▲스마트 통신을 구현할 다양한 ‘IoT connectivity(연결)’ 지능형반도체 개발을 위한 ‘스마트 통신 SW-SoC 기술’ ▲초고속의 연산처리 가능 지능형반도체 개발을 위한 ‘초고속 컴퓨팅 SW-SoC 기술’ ▲전력 절감 목적의 지능형반도체 개발을 위한 ‘고효율 전력에너지 반도체 기술’ 등으로 구분된다. SoC(System on Chip)란 여러 기능을 가진 시스템을 하나의 칩에 집적한 반도체다.

주요 성과로 모바일 기기에서 딥러닝 기술 구현이 가능한 반도체(DNPU)를 개발한 KAIST 유회준 교수팀의 연구를 들 수 있다. DNPU는 구글의 AI 반도체인 TPU와 나란히 발표된 데다 TPU보다 4배 높은 에너지 효율을 보인 것으로 평가됐다. 한국전자통신연구원(ETRI) 연구진은 자율주행차용 반도체의 국산화에 성공했다. 또 누리텔레콤은 스마트계량기(AMI) 74만 대, 약 800억 원 규모의 노르웨이 국제 프로젝트(SORIA Project)를 수주했다. 과기정통부는 이 밖에 2016년부터 신경세포 모방 뉴런·시냅스 등 반도체 신소자 개발을 지원하는 데 연 50억 원을 투입했다.

◆인력양성센터 지정...‘설계’기술 확보가 관건

반도체 설계의 핵심인 석·박사급 고급인력 양성을 위해 지능형반도체 분야 대학ICT연구센터(ITRC)가 올 6월 지정됐다. 서강대를 주관기관으로 하고 서울대 등 7개 대학이 공동 참여하고 있다. 실리콘마이터스 등 10개 중소기업과 삼성전자·실리콘웍스·SK하이닉스 등 3개 대기업 등 총 13개 기업도 참여한다. 연간 5억3000만∼8억 원 정도로 최대 6년간(4+2) 지원한다.

지능형반도체는 기술적으로 보면 인간 뇌 신경망을 모방한다. 이런 원리로 대규모 병렬 연산처리를 가능하게 함으로써 다양한 인공지능 서비스를 구현한다는 것이다. 과기정통부가 추진하고 있는 지능형반도체는 비메모리 반도체 분야로서 경쟁력 있는 설계 기술 확보가 핵심이다.

지능형반도체 연구개발을 책임진 과기정통부 홍성완 정보통신산업과장은 “제조시설 없이 설계·판매만 하는 ‘팹리스(fabless)’는 대부분 설계 기술 분야 벤처·중소기업과 스타트업”이라며 “우리나라도 퀄컴과 같이 원천설계기술을 바탕으로 세계 시장을 주도하는 기업을 육성할 필요가 있다”고 말했다.

kimys@newspim.com